Lubang hitam dengan rekod jarak jauh

Sisa bintang adalah enam juta tahun cahaya jauh dan sangat luar biasa

Lubang hitam di pusat sumber sinar-X NGC 300 X-1 (ilustrasi seni) © L. Calçada / ESO
membaca dengan kuat

Ahli astronomi telah menemui lubang hitam yang paling terkenal di galaksi lain. Sisa-sisa bintang yang meledak juga merupakan yang kedua terbesar dari jenisnya dengan lebih daripada 15 jisim suria. Lubang hitam adalah sebahagian daripada sistem bintang binari yang pasangannya juga akan menjadi lubang hitam.

Apabila bintang yang sangat besar tiba di penghujung hayatnya, kolam bahan api untuk peleburan nuklear habis. Akibatnya, terasnya menjadi tidak stabil dan runtuh. Walaupun cangkang bintang dibuang ke angkasa dalam letupan bencana, supernova, bahan nuklear memampatkan ke dalam lubang hitam. Lubang-lubang hitam di Bima Sakti yang cukup berat hingga sepuluh kali ganda jisim Matahari, tetapi dibandingkan dengan galaksi-galaksi yang lain, mereka dapat membuktikan menjadi cahaya matahari. Buat masa ini, ahli astronomi Balai Cerap Selatan Eropah telah menemui spesimen spesies ini di luar galaksi rumah kita, yang termasuk 15 orang suria - dan oleh itu dimiliki oleh pemegang rekod.

Sumber sinar-X yang enigmatic

Penemuan lubang hitam bintang ini berlaku dalam beberapa langkah. Pertama, Observatori X-ray ESA XMM telah menemui sumber sinar-X yang sangat kuat di galaksi NGC 300, enam juta tahun cahaya jauh. Walau bagaimanapun, sumber radiasi tidak dapat dikenalpasti. Pada tahun 2007, teleskop sinar-X di dalam satelit Swift NASA menukarkan sumber sinar-X ini untuk siasatan lanjut: "Kami secara berkala mengesan pelepasan sinar-X yang sangat kuat - satu petunjuk bahawa ada lubang hitam yang mengintai di sana, " kata Stefania Carpano dari ESA, daripada pasukan penyelidikan.

Terima kasih kepada pemerhatian baru dengan instrumen FORS2 dipasang di Teleskop Sangat Besar ESO, para astronom kini boleh mengesahkan andaian ini. "Ini adalah lubang hitam paling jauh yang pernah kita sukai, dan buat kali pertama kita dapat mengesan benda tersebut di luar kejiranan kosmik kita, kumpulan tempatan, " jelas Paul Crowther, seorang profesor astrofizik di Universiti Sheffield,

Pasangan tarian yang luar biasa "

Data menunjukkan bahawa lubang hitam yang baru ditemui dan bintang pengiring berkisar antara satu sama lain dengan tempoh orbit 32 jam. Lubang hitam mengeluarkan bahan dari pasangan tariannya dalam setiap pusingan. "Rakan pasangan ini sangat rapat antara satu sama lain, " kata Robin Barnard, seorang lagi anggota pasukan. "Ini adalah misteri kepada kita bagaimana ikatan ini telah terselamat dalam peringkat pembangunan ribut yang mendahului penciptaan Black Hole."

Bintang pengiring lubang hitam adalah bintang Wolf-Rayet yang dikatakan oleh 20 jisim surya, sebuah bintang yang telah membunuh sebahagian besar dari lapisan itu dari lapisan luarnya menjelang akhir hayatnya. Walaupun ahli astronomi tahu beberapa sistem lubang hitam dan berpasangan, ini merupakan kali kedua sistem bintang Wolf-Rayet dan lubang hitam telah dijumpai.

Sumber X-ray NGC 300 X-1 di galaksi spiral NGC 300 P. Crowther / ESO / Digitized Sky Survey 2

Malah bintang pengiring menjadi lubang hitam

Dalam masa kurang daripada sejuta tahun, bintang pengembara juga akan meletup sebagai supernova dan runtuh kawasan tengahnya menjadi lubang hitam. Walau bagaimanapun, ini mungkin akan mempunyai jisim yang agak rendah. Kerana, berdasarkan sistem yang diketahui sebelum ini, penyelidik mengesyaki sambungan antara jisim lubang hitam dan komposisi galaksi rumahnya:

"Kami mendapati bahawa lubang hitam yang paling besar dijumpai di kebanyakan galaksi kecil yang mengandungi elemen kimia yang kurang berat, " kata Crowther. Unsur-unsur berat terutama logam. "Galaksi yang lebih besar, seperti Bima Sakti kita, yang mengandungi unsur-unsur berat yang banyak, nampaknya hanya menghasilkan lubang hitam yang cemerlang dengan massa yang lebih rendah."

Penggabungan telah diprogramkan

Rupa-rupanya, kandungan unsur-unsur yang lebih berat mempengaruhi perkembangan bintang besar sedemikian rupa sehingga mereka meniup sejumlah besar bahan shell ke dalam bilik sebelum mereka runtuh - seperti halnya dengan bintang Wolf-Rayet. Lubang hitam yang dihasilkan dari kejatuhan berikutnya kemudian dapat menggabungkan lebih kurang bahan dan mempunyai massa yang sama.

Apabila sistem bertahan dalam letupan kedua ini, lubang hitam akan bergabung selepas beberapa waktu, memancarkan jumlah tenaga yang besar dalam bentuk gelombang graviti, "kata Crowther. Perkara kami menunjukkan bahawa sistem semacam ini mungkin sangat umum. Sesetengah daripada mereka, yang telah menjadi lubang hitam berganda, dapat dikesan dengan pengesan gelombang graviti seperti LIGO atau Virgo. Namun, berbilion tahun akan berlalu selepas letupan bintang sehingga pasangan yang baru ditemui itu digabungkan.

Keputusan yang dibentangkan di sini akan diterbitkan dalam jurnal Monthly Notices of the Astronomical Royal Society .

(ESO, 28.01.2010 - NPO)